DE2120147B2 - Antenne mit einer Übertragungsleitung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Antenne mit einer Übertragungsleitung, an deren Feld in Richtung der Übertragungsleitung liegende dipolartige Antennenelemente elektromagnetisch angekoppelt sind.

Durch die US-PS 2 929 065 ist eine solche Antenne mit einer Oberflächenwellenübertragungsleitung bekannt. Diese bekannte Antenne weist einen dielektrischen Stab auf, in dem sich eine Oberflächenwelle über einer Grundebene fortpflanzt, die aus Blech besteht. Auf dem dielektrischen Stab sind metallische Elemente aufgebracht, die als Strahler dienen. Der Aufbau erfolgt aus Einzelteilen, nämlich Blech, dielektrischem Stab, Strahlern sowie zusätzlichen Speisemitteln, die alle miteinander verbunden, z. B. verklebt werden. Der technische Aufwand dieser bekannten Antenne ist groß, besonders dann, wenn komplizierte Antennenformen hergestellt werden sollen.

Durch die DT-AS 1 297 710 ist eine Antennenanordnung für Dezimeterwellen mit zwei zueinander parallelen, spiegelsymmetrisch angeordneten Ganzwellendipolen bekannt, die durch eine Zuleitung über H-förmig verlaufende Doppelleitungen gespeist sind, wobei an den Schenkelenden des H jeweils der eine Leiter der Doppelleitung mit einer Dipolhälfte an deren Mitte galvinisch verbunden ist, während dort der andere Leiter durch einen parallel zum Dipol verlaufenden und mit diesem zusammenwirkenden Leiter mit dem entsprechenden Leiter der an der dazugehörigen anderen Dipolhälfte zugeführten Dipolhälfte verbunden ist. Dipole und Doppelleitungen sind aus auf einer dielektrisehen Trageplatte aufgebrachten Streifenleitern gebildet. Die Dipolelemente sind galvanisch miteinander verbunden, und außerdem wird die Energie durch nichtgalvanische Kopplung von der Plattenrückseite her zu den auf einer Seite der Platte angebrachten Dipolelementen übertragen. Konstruktiver Aufbau, Form und Speisung sind somit verhältnismäßig kompliziert.

Durch die US-PS 3 225 351 ist eine Antenne bekannt, bei der als Übertragungsleitung eine Streifenleitung verwendet ist, die aus einem Streifen und einer leitenden Grundebene gebildet ist, die durch dielektrisches Material voneinander getrennt sind. Entlang der Streifenleitung sind in Abständen Störelemente vorgesehen, die mit der Grundebene in Kontakt stehen und bewirken, daß Energie entlang der Streifenleitung und in einem geringen Winkel dazu ausgestrahlt wird. Der Aufbau ist verhältnismäßig kompliziert und ermöglicht keine einfache Fertigung. Darüber hinaus ist es nicht ohne weiteres möglich, durch einfache Änderung der Abmessungen die Güte der Antenne, die Impedanz und die Richtung der Hauptkeule zu beeinflussen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine An tenne des eingangs genannten Typs anzugeben, die einfach in der Technik der gedruckten Schaltung hersteli bar und in ihren Antenneneigenschaften leicht unter schiedlichen Wünschen angepaßt werden kann.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe w:r-i dadurch gelöst, daß die Übertragungsleitung eine Streifenleitung ist, deren einer Leiter als leitende Gründetne auf der einen Seite einer dielektrischen Platte und deren anderer Leiter mitsamt den Antennenelementen auf der anderen Seite der dielektrischen Platte ncoh Art einer gedruckten Leiterplatte aufgebracht ist.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist eine einfache Steuerung der wechselseitigen Kopplung zwischen den Antennenelementen und dem jeweiligen Streifenleiu < und somit eine Steuerung der Güte der Antenne ein fach durch Auswahl der Impedanz der Antennenelemente und ihres Abstandes zu den jeweiligen Streift-1 leitern möglich. Die Impedanz der Antenne und damit ihre Bandbreite kann in einfacher Weise durch Abwandlungen der Form der dipolartigen Antennenelemente beeinflußt werden. Da die Phasendifferenz zwischen benachbarten Antennenelementen leicht durch Änderung des Abstandes geändert werden kann, ist auch die Richtung der Hauptkeule leicht veränderbar. Alle diese Vorteile ergeben sich in Verbindung mit dem Aufbau der Antenne nach Art einer gedruckten Leitungsplatte.

Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die verschiedenen Antennenelemente einen unterschiedlichen Abstand von dem Streifenleiter haben. Auf diese Weise läßt sich einfach die gegenseitige Kopplung variieren. Das ist gemäß einer anderen Weiterbildung auch dadurch zu erreichen, daß sich die Breite des Streifenleiters ändert. Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Streifenleiter mäanderförmig auszubilden.

Es ist auch möglich, die Antennenelemente auf beiden Seiten eines Streifenleiters anzuordnen. Dadurch lassen sich zwei Strahlen zu gleicher Zeit auf Grund eines einzigen Signals erzielen.

An Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden.

Fig. 1 zeigt ein perspektivisches Ausführungsbeispiel einer Antenne gemäß der Erfindung;

F i g. 2 bis 10 zeigen andere Ausführungen von Streifenleitern und Antennenelementen für Antennen gemäß der Erfindung.

F i g. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Antenne gemäß der Erfindung in Form einer Mehrzahl von An-

Ordnungen von dipolartigen Antennenelementen und zugehörigen Streifenleitern zum Betrieb als Sende- und Empfangsantenne für Radar. Eine dielektrische Platte 1, die zunächst auf beiden Flächen mit Kupfer beschichtet ist, ist auf einer Seite geätzt und bildet so das dargestellte Muster, während eine andere Grundfläche 2 unbehandelt ist und als Grundebene dient. Das Ätzen ist nach wohlbekannten Verfahren so durchgeführt, daß sechs Streifenleiter 3 bis 8 gebildet sind, die als sechs Abzweigungen eines Streifenleiters 9 enden. Die Strei- xo fenleiter 3 bis 9 bilden zusammen mit der Grundfläche 2 Streifenleitungen. Die Enden der Streifenleiter 3 bis 8 sind mit othogonalen Lippen versehen, und jedem der Streifenleiter 3 bis 8 sind sechs entsprechende dipolartige Antennenelemente 10 zugeordnet. Für jeden der Streifenleiter Z Lis 8 sind die zugehörigen Antennenelemente 10 so angeordnet, daß verschiedene Antennenelemente 10 unterschiedliche Entfernungen davon haben. Jeder der StreifenJeiter 3 bis 8 ist ungefähr 12,5 cm lang, und sie haben einen Abstand voneinander voii un- ao gefähr 1,5 cm; jedes der dipolartigcn Antennenelemente 10 ist ungefähr 1 cm lang.

Bei Betrieb wird ein Signal mit Radarfrequenz über eine Koaxialverbindung (nicht dargestellt) einem Ende 11 des Streifenleiters 9 zugeführt, und die Enden der as Streifenleiter 3 bis 8 sind mit einer Wirklast abgeschlossen, beispielsweise einem Film von Verluste bewirkendem Gummi. Die Leistung ist zwischen den Streifenleitern 3 bis 8 aufgeteilt (die von dem S'reifenleiter 9 wegführenden Leiteranordnungen sind dazu entsprechend geformt), die, in Verbindung mit ihren zugehörigen dipolartigen Antennenelementen 10, als einzelne lineare Antennenanordnungen dienen. Leistung wird zu jedem der dipolartigen Antennenelemente 10 durch gegenseitige Kopplung übertragen. Eine Kontrolle dieser Kopplung und somit der Eigenschaften der Antennenanordnung (d. h. Keulenbreite und Nebenzipfelpegel) erfolgt bei der Ausbildung einer solchen Anordnung durch Auswahl der Impedanz der dipolartigen Antennenelemente 10 und ihrer Nähe zu den jeweiligen Streifenleitern 3 bis 8. Die Hauptkeule der Antennenanordnung verläuft quer zur Ebene der dielektrischen Grundfläche 2 und weist in eine Richtung, die durch die Phasenänderung zwischen benachbarten Antennenelementen 10 bestimmt ist.

Es sei darauf hingewiesen, daß die dargestellte Antennenanordnung in gleicher Weise als Empfangsanordnung brauchbar ist, und zum Schwenken der Keule oder des Strahles können entweder elektronische oder mechanische Abtastmittel verwendet werden. Ferner kann z. B. nur eine Anordnung von Antennenelementen verwendet werden, oder zwei Anordnungen von dipolartigen Antennenelementen können in einer H-förmigen Anordnung gespeist werden. Die Enden der Streifenleiter 3 bis 8 brauchen nicht notwendigerweise durch eine Verluste erzeugende Last abgeschlossen zu sein. Sie können auch reaktiv abgeschlossen sein; es kann z. B. ein kurzgeschlossener oder offener Abschluß bei der Konstruktion einer Resonanzanordnung verwendet werden. Für einige Anwendungsfälle kann ein Streifenleiter in Form einer offenen oder geschlossenen Schleife hergestellt werden; Leistung kann in die Schleife eingekoppelt oder aus ihr ausgekoppelt werden durch einen passenden Koppler, und die Antennenelemente können in der erforderlichen Weise längs dem Streifenleiter mit Abstand angeordnet sein. Eine passend bemessene Antennenanordnung gemäß der Erfindung kann z. B. als Empfangsantenne für Fernsehen dienen. Obwohl bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel die gewünschte Anordnung von Antennenelementen und Streifenleitern usw. durch Ätzverfahren gebildet ist, können z. B. auch andere Verfahren angewendet werden, z. B. Aufdampfen im Vakuum, Sprühen, galvanische Ablagerung von Metallen, Aufmalen oder Aufsprühen von metallischen Farben direkt auf eine dielektrische Basis. In der vorliegenden Anmeldung soll mit dem Ausdruck »gedruckte Schaltungstechnik« jede beliebige Technik eingeschlossen sein, mit der ein metallisches Muster anhaftend auf einem isolierenden Substrat gebildet wird.

Die F i g. 2 bis 10 zeigen andere Ausführungsbeispiele der Ausbildung von Streifenleitern und dipolartigen Elementen zur Verwendung bei Antennen gemäß der Erfindung.

In F i g. 2 wird die Änderung der Kopplung mit den dipolartigen Antennenelementen durch Änderung der Dicke des zugehörigen Streifenleiters erzielt. In F i g. 3 ist eine Kombination der Techniken gemäß F i g. 1 und 2 verwendet, indem sowohl der Abstand der Antennenelemente 10 von dem Streifenleiter als auch die Dicke des Streifens selbst zum Zwecke der Änderung der Kopplung geändert ist.

F i g. 4 zeigt dipolartige Antennenelemente 10 in gerader Linie und den Streifenleiter in Mäanderform, um so die gewünschten Dipol-Streifenleiterabstände zu erzielen.

Dipole können mit Abstand auf jeder Seite des Streifenleiters angeordnet sein, und das ist in den F i g. 5 bis 8 gezeigt. Die Anordnung gemäß F i g. 7 dient zur Erzeugung von zwei Strahlen zu gleicher Zeit auf Grund eines einzigen Signals; die Anordnung gemäß F i g. 8 soll gleichzeitig auf zwei Frequenzen arbeiten, indem zwei Gruppen von unterschiedlich dimensionierten dipolartigen Antehnenelementen 10 vorgesehen sind.

Schließlich zeigen die Fig.9 und 10 zwei Abwandlungen der Form von dipolartigen Antennenelementen zur Änderung der Impedanz der Antennenanordnung und damit zur Beeinflussung der Bandbreite der Antenne.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   I. Antenne mit einer Übertragungsleitung, an deren Feld in Richtung der Übertragungsleitung liegende dipolartige Antennenelemente elektromagnetisch angekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsleitung eine Streifenleitung ist, deren einer Leiter als leitende Grundebene (2) auf der einen Seite einer dielektri· sehen Platte (1) und deren anderer Leiter als Streifenleiter (3 bis 8) mitsamt den Antennenelementen (10) auf der anderen Seite der dielektrischen Platte (1) nach Art einer gedruckten Leiterplatte aufgebracht ist.
2. 2 Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einige der Antennenelemente (10) zur Erzielung unterschiedlicher gegenseitiger Kopplungen einen unterschiedlichen Abstand von dem Streifenleiter (3 bis 8) haben (F i g. 1 ao und 4).
3. 3. Antenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Breite des Streifenleiters ändert (F i g. 2).
4. 4. Antenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifenleiter mäanderförmig ausgebildet ist (F i g. 4).
5. 5. Antenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Antennenelemente auf beiden Seiten eines Streifenleiters angeordnet sind (F i g. 5 bis 8).